DE102004016073B4 - A method of generating a pulse output signal from a periodic sawtooth signal and a reference voltage, and a clocked current transformer - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Erzeugung eines Impulsausgangssignals aus einem periodischen Sägezahnsignal und einer Referenzspannung,
– bei dem das periodische Sägezahnsignal und die Referenzspannung an Eingänge eines Komparators angelegt werden und das Ausgangssignal von einem Ausgang des Komparators entnommen wird,
– wobei das Sägezahnsignal eine Rampe hat, die von einem minimalen Spannungspegel zu einem maximalen Spannungspegel reicht,
– wobei das Tastverhältnis des Impulssignals durch eine Änderung der Referenzspannung zwischen dem minimalen und dem maximalen Spannungspegel gesteuert wird, und
– wobei die Rampe einen Anfangsstartabschnitt hat, der beim minimalen Spannungspegel anfängt, und einen Hauptabschnitt, der sich vom Anfangsabschnitt zum maximalem Spannungspegel hin erstreckt,
– wobei die Steigung im Hauptrampenabschnitt einen konstanten Wert hat und im Anfangsabschnitt einen Wert, der größer als der konstante Wert ist,
– wobei die Steigung im Anfangsabschnitt der Rampe so variiert wird, daß sie die Nichtlinearität des Komparators in einem Betriebsbereich, in dem die...Method for generating a pulse output signal from a periodic sawtooth signal and a reference voltage,
In which the periodic sawtooth signal and the reference voltage are applied to inputs of a comparator and the output signal is taken from an output of the comparator,
Wherein the sawtooth signal has a ramp ranging from a minimum voltage level to a maximum voltage level,
- wherein the duty cycle of the pulse signal is controlled by a change of the reference voltage between the minimum and the maximum voltage level, and
Wherein the ramp has an initial start section beginning at the minimum voltage level and a main section extending from the initial section to the maximum voltage level;
Wherein the slope in the main ramp section has a constant value and in the initial section a value greater than the constant value,
- wherein the slope in the initial section of the ramp is varied so that the non-linearity of the comparator in an operating range in which the ...
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Impulsausgangssignals aus einem periodischen Sägezahnsignal und einer Referenzspannung. Ein solches Verfahren kann in getakteten Stromwandlern und in D-Verstärkern verwendet werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf einen getakteten Stromwandler, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird.The The present invention relates to a method of production a pulse output signal from a periodic sawtooth signal and a reference voltage. Such a procedure can be clocked in Current transformers and in D amplifiers be used. The invention also relates to a clocked Current transformer to which the method according to the invention is applied.
Grundsätzlich werden für die Erzeugung eines Impulsausgangssignals aus einem periodischen Sägezahnsignal und einer Referenzspannung das Sägezahnsignal und die Referenzspannung an Eingänge eines Komparators angelegt. Das vom Komparator gelieferte Ausgangssignal ist das gewünschte Impulssignal, dessen Tastverhältnis durch Anpassung der Referenzspannung gesteuert wird.Basically for the Generation of a pulse output signal from a periodic sawtooth signal and a reference voltage, the sawtooth signal and the reference voltage at inputs of a comparator. The output signal supplied by the comparator is the desired one Pulse signal whose duty cycle is controlled by adjusting the reference voltage.
Typische
getaktete Stromwandler nach dem bekannten Stand der Technik haben
einen Versorgungseingang und einen Ausgang, der eine geregelte Speisespannung
liefert. Die
Wenn getaktete Stromwandler und D-Verstärker zu minimal kleinen Tastverhältnissen hin betrieben werden und dabei ein periodisches Signal mit einer linearen Sägezahnwellenform verwenden, führt die im Komparator vorliegende Nichtlinearität zu einer Erhöhung der Kleinsignalverstärkung im Regelkreis. Dies führt zu einer Destabilisierung des Regelkreises, wodurch ein Potential für Oszillation erzeugt wird. Daher können mit herkömmlichen Wandlern keine kleinen Minimalwerte für das Tastverhältnis erzielt werden.If clocked current transformers and D amplifiers to minimally small duty cycles operated while a periodic signal with a linear sawtooth waveform use, the leads nonlinearity present in the comparator to increase the Small signal gain in the control loop. this leads to to destabilize the control loop, creating a potential for oscillation is produced. Therefore, you can with conventional Converters achieved no small minimum values for the duty cycle become.
Aus
der
Aus
der
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung eines Impulsausgangssignals aus einem periodischen Sägezahnsignal und einer Referenzspannung zu schaffen, bei dem der lineare Bereich von Tastverhältnissen des Impulsausgangssignals signifikant auf Minimalwerte ausgeweitet wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren.Of the The present invention is based on the object, a method for generating a pulse output signal from a periodic sawtooth and to provide a reference voltage in which the linear range of duty cycles of the pulse output signal is significantly extended to minimum values becomes. Solved This object is achieved by the method specified in claim 1.
Vorzugsweise wird ein kurzes Austastintervall vor der eigentlichen Rampe der Wellenform eingefügt.Preferably is a short blanking interval before the actual ramp of Waveform inserted.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein getakteter Stromwandler, wie in Patentanspruch 3 angegeben. Mit diesem Stromwandler ist das Verfahren gemäß der Erfindung durchführbar.object The invention is further a clocked current transformer as in claim 3 indicated. With this current transformer is the method according to the invention feasible.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein fester Bruchteil einer geforderten Ausgangsspannung, die am Ausgang der Schaltzelle entsteht, an den ersten Differenzeingang des Fehlerverstärkers angelegt. Somit arbeitet die Energieversorgung mit einer festen Verstärkung, wodurch sie für alle Ausgangsspannungen optimal kompensiert ist.In a preferred embodiment a fixed fraction of a required output voltage at the Output of the switching cell is formed, to the first differential input of the error amplifier created. Thus, the power supply works with a fixed gain making them for all output voltages are optimally compensated.
In einer weiteren Verbesserung dieses Konzepts umfasst die einstellbare Referenzspannungsquelle eine feste Referenzquelle und einen Verstärker mit einstellbarem Verstärkungsfaktor. Eine feste Referenzspannung aus einer festen Referenzspannungsquelle wird an einen Eingang des Verstärkers angelegt, und ein Ausgang des Verstärkers liefert die einstellbare Referenzspannung.In Another improvement to this concept includes the adjustable one Reference voltage source a fixed reference source and an amplifier with adjustable gain factor. A fixed reference voltage from a fixed reference voltage source is applied to an input of the amplifier, and an output of the amplifier provides the adjustable reference voltage.
Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich. In den Zeichnungen:Details of an embodiment of the invention will become apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings Drawings visible. In the drawings:
stellt
Mit
Bezug auf
Ein
Summierkomparator
Ein
fester Bruchteil der Ausgangsspannung Vout wird von einem ohmschen
Spannungsteiler mit den zwischen dem Ausgangsanschluss und Erde
in Reihe geschalteten Widerstanden R3 und R4 entnommen und an einen
invertierenden Eingang eines Fehlerverstärkers
Der
Wandler wird vorzugsweise als integrierte CMOS-Schaltung implementiert.
Während
die meisten der in der Figur gezeigten Komponenten in der integrierten
Schaltung integriert sind (mit Ausnahme des durch die Induktivität
Im
Betrieb vergleicht der Summierkomparator
Im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Rampenhöhe
des Sägezahnsignals
vom Oszillator
Für einen
perfekten Komparator und einen perfekten (linearen) Sägezahn ist
die Impulslängenänderung
dT für
ein Zeitintervall T für
eine Referenzspannungsänderung
dRef gleich:
Auf Grund der Nichtlinearität des Komparators ist obige Gleichung jedoch nicht erfüllt, wenn die Referenzspannung nahe des Minimums der Sägezahnrampe liegt.On Reason for nonlinearity However, the comparator above equation is not true if the reference voltage is close to the minimum of the sawtooth ramp.
Das
Diagramm in
Bei
dem Verfahren der Erfindung wird eine modifizierte Geometrie für die Sägezahnrampe
verwendet, um die Nichtlinearität
des Komparators bei kleinen Tastverhältnissen zu kompensieren. Unter Bezugnahme
auf
Die
Ergebnisse sind in
Obige
Schaltungsanordnung ist nur ein Beispiel dafür, wie man die modifizierte
Rampengeometrie von
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